CN108097736A - 一种活塞杆用盘条质量的控制方法 - Google Patents

一种活塞杆用盘条质量的控制方法 Download PDF

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成建兵
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    • B24B27/033—Other grinding machines or devices for grinding a surface for cleaning purposes, e.g. for descaling or for grinding off flaws in the surface

Abstract

本发明公开了一种活塞杆用盘条质量的控制方法，包括以下步骤：(1)钢坯修磨；(2)钢坯加热：钢坯加热段温度控制在850‑980℃；(3)钢坯均温：温度控制为980‑1020℃；(4)钢坯高压水除磷；(5)盘条的轧制、冷却。本发明可以显著的降低活塞杆用钢盘条在拉拔加工后表面坑点的缺陷率。

Description

一种活塞杆用盘条质量的控制方法
技术领域
本发明涉及一种盘条质量的控制方法，特别涉及一种活塞杆用盘条质量的控制方法。
背景技术
热轧活塞杆盘条是用于加工成汽车转向活塞杆或者减震器活塞杆的基础材料，一般从Φ24/24.5mm拉拔到Φ20.35mm左右，经过两次无心研磨成Φ20.2mm的6m长棒料经过涡流探伤合格后，再对切成400mm的短料，最后经过机加工和热处理成合格零件组装成活塞杆。此零件对表面要求非常苛刻，在加工成成品时不仅需要研磨工序，同时要经过超声和涡流探伤合格才可以使用。
表面坑点是影响热轧活塞杆盘条的质量的重要因素，会导致活塞杆在气动或液压驱动下失灵，造成事故。所以对活塞杆盘条拉拔加工后表面坑点的控制不仅对下游加工成材率上提升，更可以提高汽车安全件的质量。
发明内容
发明目的：为了解决活塞杆用盘条在拉拔加工后，表面坑点缺陷率偏高的问题，本发明提供了一种活塞杆用盘条质量控制的方法，降低活塞杆用盘条拉拔加工后表面坑点缺陷。
技术方案：本发明所一种活塞杆用盘条质量的控制方法，包括以下步骤：(1)钢坯修磨；(2)钢坯加热：钢坯加热段温度控制在850-980℃；(3)钢坯均温：温度控制为980-1020℃；(4)钢坯高压水除磷；(5)盘条的轧制、冷却。
所述钢坯为碳的质量百分含量在0.45-0.52％的中碳钢。
本发明所采用的钢坯为方形初轧坯，坯料的边长为150cm。
步骤(1)中，所述修磨深度≥2mm。对修磨深度的控制主要是为了解决因为钢坯没有火焰清理，在初轧过程中会导致一次氧化铁皮压入，且在轧制前的坯料修磨深度过浅导致皮下存在残留，经过轧制后形成坑点性缺陷。
步骤(1)中，所述修磨次数为两次，分别为第一次修磨和第二次修磨。修磨砂轮采用的是较粗的砂轮，中碳钢相对较软，若一次修磨≥2mm的深度会导致修磨钢坯表面出现台阶较大缺陷，为了达到更好的修磨效果，采用两次修磨可以使修磨深度稳定达到2mm以上，且保证修磨钢坯表面不会出现如台阶严重影响轧制质量的缺陷，可以保证钢坯表面修磨质量，最终使得轧材的成品表面质量稳定。
步骤(2)中，所述加热段分为第一段加热、第二段加热；所述第一段加热为850-920℃加热30-40min；所述第二段加热为920-980℃，加热45-55min。
初轧坯加热分为预热段、加热段、均热段。预热段通过通入650℃的炉气，使得钢坯从常温状态预热到650℃左右，这样可以保证钢坯在后续第一段加热快速加热时不会出现坯料表面裂纹问题。
当钢坯温度升到650℃时，快速加热，按照此加热方式首先可以充分的利用废弃的炉气进行预热，节能环保。升温速度为100℃/h，使得第一段加热快速实现把预热状态的钢坯快速加热到850-920℃的不完全奥氏体化状态，其作用可使得钢坯表面到心部方向获得尽可能多的奥氏体，保证在第二段加热高温加热时不会出现热应力不均而导致钢坯弯曲现象。
第二段加热温度为920-980℃，主要作用是对钢坯进一步奥氏体化使钢坯整体从表面到心部都是以奥氏体存在，即完全奥氏体化。
本发明进行分段式加热可以有效的避免加热造成的坯料问题，大大降低坯料中废率，提高坯料成材率。本发明对加热温度的选择是为了解决加热温度过高，初轧坯变形，造成轧制困难的问题；另外，加热温度影响氧化铁皮的生成，加热温度不当会造成初轧坯表面氧化铁皮过厚，恶化铁皮的附着性。分段式加热可以节能，减少钢坯开裂、变形，提高钢坯的成材率。
钢坯均温的温度控制在980-1020℃，均温时间为55-65min，有效的控制组织晶粒度和氧化铁皮结构。对均热温度和均热时间的控制，使得实际晶粒度从原来的7级提高到8.5级，且不存在局部过热的粗大组织，氧化铁皮获得了30-40μm较薄的厚度，结构接近FeO和Fe3O4比例3:1的理想水平。温度控制在这个范围内的低温加热还可以控制氧化铁皮的生成和原始奥氏体晶粒度，具有以下作用：钢坯的晶粒度控制在8.5级左右，满足活塞杆的弯曲和疲劳试验；氧化铁皮结构大大改善，使氧化铁皮结构主要以内层疏松的FeO层，中间层为黑色致密的Fe3O4，最外层几乎没有生成柱状结晶Fe2O3，FeO和Fe3O4的比例控制在3:1的理想比例，形成的铁皮易于去除。因为氧化铁皮的三层物相组织中，FeO组织疏松、有孔洞易剥落，Fe3O4层致密性强，Fe2O3层为红色氧化铁皮，黏着性较好，故在控制氧化铁皮生成时，要避免Fe2O3产生。
均热段作用是对加热二段的一种弥补，其作用主要是使达到高温状态的钢坯长时间保持从而均匀温度和组织，使整支钢坯组织完全一致，钢坯心部到表面温度差尽可能的小，同时钢坯在高温状态的均热段长时间停留时，可以改善连铸坯心部成分偏析等微观缺陷。
步骤(4)中，所述高压为控制压力≥20MPa。除鳞是利用高压喷水，打在钢坯表面，利用水的压力击裂氧化铁皮使其脱落，属于机械除鳞。本发明中采用的除磷方法为在除鳞机的前后2.5m处各设置一个光点管，定义为入口光电管和出口光电管。钢坯出炉时头部被入口光电管检测到时，除鳞机打开，在钢坯尾部被出口光电管检测到时，除鳞机关闭。钢坯在除鳞辊道上的运行线速度是0.65m/s，本发明对除磷压力的控制主要是为了解决150cm坯料在加热后形成二次氧化铁皮，除磷效果不好会导致轧制后二次氧化铁皮压入从而形成坑点。
将经过上述处理的钢坯进行盘条轧制、冷却。
有益效果：本发明通过坯料修磨方式的改进基本完全去除了初轧坯带来的氧化铁皮的压入问题；本发明对加热温度的调整，大大的降低了氧化烧损和二次氧化铁皮的形成，对后期表面除磷提供了有利条件；本发明通过均热温度的调整，控制了铁皮的结构，易于去除，且在此温度范围内，同时提高了钢坯的塑性和强度；本发明对除磷压力的调整，改善了除磷效果，解决了二次氧化铁皮的残留。通过本发明方法制备的活塞杆用钢盘条在拉拔加工后表面坑点的缺陷率从原来的8-12％降低到4-5％。
具体实施方式
一、原料选择
选择碳含量在0.45-0.52％的中碳钢，边长为150cm的方形初轧坯。
二、检测方法
1、表面坑点检测方法
(1)仪器
使用涡流探伤机探测出的坑点，涡流探伤机是德国Foerster(霍斯特)涡流旋转探伤机，型号RO.35P。活塞杆在加工、探伤以《ISO/TS 16949》为标准，按照圆钢涡流探伤方法《GB/T 11260-2008》实施。
(2)仪器参数
活塞杆直径Φ10-Φ28mm，长度为100-500mm；
活塞杆不圆度要≤0.02mm，不要度跳动要≤0.07mm；
(3)检测精度：对0.1mm(深)×0.1mm(宽)×2.5mm(长)满足任何一个条件都会报警。
(4)坑点率
坑点率(％)＝坑点盘条/盘条总数*100
2、钢材力学检测方法
抗拉强度试验：参考《GB/T 8721-2009》。
三、样品制备
实施例1：对初轧坯进行修磨，第一次修磨深度为1.2mm，第二次修磨深度为0.9mm；将修磨的初轧坯通入温度为650℃的炉气，然后以100℃/小时的升温速度加热到850℃，随后进行第一段加热，温度控制在870±20℃，加热35±5min，升温至940±20℃，开始第二段加热，加热50±5min，再升温至990±10℃，为均温段，均温保持60±5min，随后对加热后的初轧坯除磷，除磷的水压力为20MPa；盘条的轧制：通过16架平立交替的轧机按照相对应的箱型孔—椭圆—圆孔的分布进行轧制成材，等温轧制，盘条的轧制规格为24.5mm；冷却：合理进行冷却控制，削弱变形热的产生从而保证低温终轧，最后经过有效均温、卷曲成盘圆。
实施例2：对初轧坯进行修磨，第一次修磨深度为1.2mm，第二次修磨深度为0.9mm；将修磨的初轧坯通入温度为650℃的炉气，然后以100℃/小时的升温速度加热到850℃，随后进行第一段加热，将第一段加热温度控制在910±10℃，加热35±5min，升温至970±10℃，开始第二段加热，加热50±5min，再升温至1010±10℃，为均温段，均温保持60±5min，随后对加热后的初轧坯除磷，除磷的水压力为22MPa；盘条的轧制：通过16架平立交替的轧机按照相对应的箱型孔—椭圆—圆孔的分布进行轧制成材，等温轧制，盘条的轧制规格为24.5mm；冷却：合理进行冷却控制，削弱变形热的产生从而保证低温终轧，最后经过有效均温、卷曲成盘圆。
对比例1：均温温度为1060±20℃，均热60±5min，其余同实施例1。
对比例2：对初轧坯采用一次修磨，修磨深度为0.7mm，其余同实施例1。
对比例3：除磷水压力在18MPa，其余同实施例1。
对比例4：对初轧坯进行修磨，第一次修磨深度为1.2mm，第二次修磨深度为0.9mm；将修磨的初轧坯通入温度为650℃的炉气，然后以100℃/小时的升温速度加热到920℃，随后进行第一段加热，温度控制在960±20℃，加热35±5min，升温至1020±20℃，开始第二段加热，加热50±5min，再升温至1100±10℃，为均温段，均温保持60±5min，随后对加热后的初轧坯除磷，除磷的水压力为20MPa，其余同实施例1。
四、结果检测
取上述制备的样品，对其表面的坑点及力学性能进行检测，检测结果见表1。
表1盘条性能检测结果
坑点率(％) 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 延伸率(％)
实施例1 4 680 470 ≥22
实施例2 5 690 480 ≥22
对比例1 11 640 445 ≤20
对比例2 10 685 475 ≥21
对比例3 9 680 474 ≥22
对比例4 12 665 460 ≥21
此发明的以上优点所取的效果是活塞杆用钢盘条在拉拔加工后表面坑点的缺陷率从原来的8-12％降低到4-5％。
从对比例1结果可以看出加热炉均热段温度控制在1060±20℃，该温度有利于改善坯料偏析和缩孔等内部缺陷，但对氧化铁皮的厚度和结构有大大影响，氧化铁皮的厚度大约在50μm左右，氧化铁皮机构中FeO和Fe3O4的比例在1:1-2:1之间，Fe3O4致密结构较多，导致除鳞效果有残留，同时有少量Fe2O3红锈产生，增加了坑点率，在第三加热段加热到1040-1080℃的均热温度，钢坯在除鳞后均热时会产生二次氧化铁皮的产生，在进行第一道箱型孔轧制时，上下两个表面的氧化铁皮会压入，从而在成品显示为线状、断续的孔洞。
从表1的对比例2结果可以看出，当修磨深度小于2mm时，这样导致了有部分原始坯料表面的缺陷都没有处理干净，增加了盘条的坑点率。
从对比例3可以看出，除鳞压力小于20Mpa，局部氧化铁皮有去除不尽的现象，增加了坑点率。
从实施例1可以看出，本发明对初轧坯进行两次修磨，总修磨深度≥2mm的深度，已经满足连铸坯带来的1-1.2mm缺陷的去除需求，同时两次修磨避免了因砂轮一次修磨过深跳动带来的台阶问题。另外本发明通过对加热阶段和均温阶段的温度控制，有效的控制组织晶粒度和氧化铁皮结构；另外本发明进一步加大除鳞压力，减少二次氧化铁皮的生成，在通过第一道此箱型孔时较容易剥离，大大降低坑点的形成条件。缺陷率从12％降低到4-5％的水平，其大大降本。从实施例1和实施例2结果可以看出，本发明采用的加热温度可以同时提高钢材的塑性和强度，可以增加盘条的使用周期。

Claims (8)

1.一种活塞杆用盘条质量的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)钢坯修磨；
(2)钢坯加热：钢坯加热段温度控制在850-980℃；
(3)钢坯均温：温度控制为980-1020℃；
(4)钢坯高压水除磷；
(5)盘条的轧制、冷却。
2.根据权利要求1所述的活塞杆用盘条质量的控制方法，其特征在于所述钢坯为碳的质量百分含量在0.45-0.52％的中碳钢。
3.根据权利要求1所述的活塞杆用盘条质量的控制方法，其特征在于步骤(1)中，所述修磨的深度≥2mm。
4.根据权利要求3所述的活塞杆用盘条质量的控制方法，其特征在于所述修磨次数为两次，分别为第一次修磨和第二次修磨。
5.根据权利要求4所述的活塞杆用盘条质量的控制方法，其特征在于所述第一次修磨深度为1-1.3mm。
6.根据权利要求1所述的活塞杆用盘条质量的控制方法，其特征在于步骤(2)中，所述加热段分为第一段加热、第二段加热；所述第一段加热为850-920℃加热30-40min；所述第二段加热为920-980℃，加热45-55min。
7.根据权利要求1所述的活塞杆用盘条质量的控制方法，其特征在于步骤(3)中，所述均温时间为55-65min。
8.根据权利要求1所述的活塞杆用盘条质量的控制方法，其特征在于步骤(4)中，所述高压为控制压力≥20MPa。
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